生物工程 通風(fēng)攪拌反應(yīng)器習(xí)題參考答案

1、第1，2章 通風(fēng)攪拌反應(yīng)器一、單項(xiàng)選擇題1、好氣性發(fā)酵工廠，在無(wú)菌空氣進(jìn)入發(fā)酵罐之前_C_，以確保安全。2、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐中最下面一檔攪拌器離罐底距離一般_A_反應(yīng)器直徑的高度，最上面一個(gè)攪拌器要在液層以下(大罐)。或等于一個(gè) B.大于一個(gè)小于兩個(gè) D.等于兩個(gè) C.以上答案都不對(duì)3、塔式啤酒發(fā)酵罐換熱的蛇管在發(fā)酵罐外，蛇管內(nèi)用 B 與罐內(nèi)的啤酒發(fā)酵醪進(jìn)行熱交換。A. 蒸氣 B. 酒精 C. 冷凝水 D. 熱水4、目前啤酒廠的圓筒錐底發(fā)酵罐內(nèi)采用_C5、氣升式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需 B 。A. 空氣過(guò)濾系統(tǒng) B. 攪拌器 C. 空氣噴嘴 D. 罐外上升管6機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐在裝液滅菌冷卻后，攪拌器

2、的輸出功率應(yīng)是：( A ) A通入無(wú)菌空氣后比通入無(wú)菌空氣前有所下降 B通入無(wú)菌空氣后比通入無(wú)菌空氣前有所上升 C與有無(wú)空氣無(wú)關(guān)，輸出功率在通風(fēng)前后保持不變 D通入無(wú)菌空氣后與通入無(wú)菌空氣前相比，有時(shí)上升，有時(shí)下降7對(duì)于大通風(fēng)比發(fā)酵過(guò)程來(lái)說(shuō)，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液中的空氣氣泡直徑：( C ) A與通風(fēng)量有關(guān)，與空氣噴嘴直徑有關(guān)B與通風(fēng)量無(wú)關(guān)，與空氣噴嘴直徑有關(guān) C與通風(fēng)量有關(guān)，與空氣噴嘴直徑無(wú)關(guān) D與通風(fēng)量無(wú)關(guān)，與空氣噴嘴直徑無(wú)關(guān)8.外循環(huán)空氣帶升式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需_。二、多項(xiàng)選擇題1、由于大生產(chǎn)中所使用的好氣性發(fā)酵罐是受壓容器，因此封頭選用_ABC_封頭。2、通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐中擋板的作用是_A

3、CD_。A.提高醪液湍流程度，有利于傳質(zhì) B.增加發(fā)酵罐罐壁的機(jī)械強(qiáng)度 C.改變液流方向，由徑向流改變?yōu)檩S向流 D.防止醪液在罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生旋渦，提高罐的利用率3、氣升式發(fā)酵罐的特點(diǎn)有 BD A. 高徑比(H/D)比機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的小 B. 無(wú)需機(jī)械攪拌C. 無(wú)需空氣壓縮機(jī) D. 溶氧速率較高4、圓筒錐底啤酒發(fā)酵罐的夾套內(nèi)可用 ABC 與啤酒發(fā)酵醪進(jìn)行熱交換。A. 乙二醇 B. 乙醇 C. 氨 D. 冷凝水5、生產(chǎn)中使用的酒精發(fā)酵罐是受壓容器，因此上下封頭一般選用_ACD_封頭。A. 錐形 B. 球形 C. 蝶形 D. 平板6. 噴射自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)是 。A. 空氣吸入量與液體循環(huán)量之比

4、較高 B. 無(wú)需攪拌傳動(dòng)系統(tǒng) C. 氣液固三相混合均勻 D. 適用好氧量較大的微生物發(fā)酵三、填空題1 、目前，常用的通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備有 、 、 和等，其中應(yīng)用最多的是 。 2 、通風(fēng)發(fā)酵罐的消泡裝置有、 和 等。3 、通風(fēng)發(fā)酵罐的主要結(jié)構(gòu)有、 、 和 等。 4 、 嫌氣發(fā)酵設(shè)備包括 和等，酒精發(fā)酵罐的全體積公式為 。 5、 通用式發(fā)酵罐是典型機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，其罐的傳熱裝置有 、和等幾種。 6體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞有兩種類型,一種是_，來(lái)源于血液、淋巴組織的細(xì)胞，許多腫瘤細(xì)胞（包括雜交瘤細(xì)胞）和某些轉(zhuǎn)化細(xì)胞屬于這一類型，可采用類似微生物培養(yǎng)的方法進(jìn)行懸浮培養(yǎng)。另一種是_，大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞，包括非淋巴組

5、織的細(xì)胞和許多異倍體細(xì)胞屬于這一類型，它們需要附著于帶適量正電荷的固體或半固體表面上生長(zhǎng)。 7. 植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)所用生物反應(yīng)器主要有和 。 8、植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的固定化細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器有 、 和 等類型。 四、判斷題（）1、100 m3 通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐一般攪拌轉(zhuǎn)速在140-160 rpm 之間，所用變速裝置為無(wú)極變速器，以調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速。（）2、通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐的高徑比一般為1.7-2.5（）3、一個(gè) 10 噸左右的通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐往往采用夾套作為傳熱裝置。（）4、在發(fā)酵罐排氣系統(tǒng)中安裝的碟式消泡器的工作原理與離心分離機(jī)基本相同。（）5、用通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐進(jìn)行糖化酶（黑曲霉）

6、發(fā)酵時(shí)，在維持?jǐn)嚢韫β什蛔兊那疤嵯拢瑴p少攪拌器直徑，增加其轉(zhuǎn)速，有利于提高溶氧系數(shù)，因此在糖化酶（黑曲霉）發(fā)酵罐設(shè)計(jì)時(shí)，采用小高，對(duì)發(fā)酵有利。（）6、通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐中攪拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳從醪液中排出。（）7、100 m3通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐一般攪拌轉(zhuǎn)速在140-160 rpm 之間,所用變速裝置多為三角皮帶輪變速。（）8、空氣進(jìn)罐的最后一個(gè)閥門往往采用安全閥，這是防止由于操作失誤造成的發(fā)酵液倒流入空氣過(guò)濾系統(tǒng)。（）9、比較渦輪式攪拌器的三種形式，以平葉式所消耗功率最小。 五、概念1. 攪拌器的軸功率是指攪拌器以既定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率。2. 全擋板

7、條件是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達(dá)到全擋板條件必須滿足下式要求： D-發(fā)酵罐直徑，b-擋板寬度，n-擋板數(shù)3. 氣體截留率在通風(fēng)液體中由于充氣而導(dǎo)致的體積增加率。通風(fēng)前液體體積為 VL,通風(fēng)時(shí)體積的增加量為 Vg,則氣體截留率 六、問(wèn)答題1. 以外循環(huán)為例來(lái)說(shuō)明空氣帶升式(氣升式)發(fā)酵罐的工作原理。答：在罐外裝設(shè)上升管，與發(fā)酵罐構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，在上升管的下部有空氣噴嘴，空氣以250300米/秒的高速度噴入上升管，與上升管的發(fā)酵液密切接觸，使上升管內(nèi)的發(fā)酵液密度較低，加上壓縮空氣的噴流動(dòng)能，因此上升管的液體上升入罐。罐內(nèi)液體下降而進(jìn)入上升管，形成反復(fù)循環(huán)，在上升管提供微

8、生物所需要的溶解氧，使發(fā)酵正常進(jìn)行。2. 通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器為什么要安一個(gè)圓盤?答： 通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器如果沒(méi)有圓盤，從攪拌器下方空氣管進(jìn)入的無(wú)菌空氣氣泡就會(huì)沿著軸部的葉片空隙上升，不能被攪拌葉片打碎，致使氣泡的總表面積減少，溶氧系數(shù)降低。而安一個(gè)圓盤，大的氣泡受到圓盤的阻擋，只能從圓盤中央流至其邊緣，從而被圓盤周邊的攪拌漿葉打碎、分散，提高了溶氧系數(shù)。啤酒發(fā)酵罐由于操作失誤就可能造成罐內(nèi)真空甚至被吸癟，敘述造成上述事故的原因,以及預(yù)防和修復(fù)(被吸癟)的方法。答：啤酒發(fā)酵罐出現(xiàn)真空主要是發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐或進(jìn)行內(nèi)部清洗時(shí)造成的。由于大型發(fā)酵罐在工

9、作完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負(fù)壓。另外，即便罐內(nèi)留存一部分CO 氣體,在進(jìn)行清洗時(shí),由于清洗溶液中含有堿性物質(zhì),與CO2 進(jìn)行中和反應(yīng),除去了CO2 也可能使罐內(nèi)形成真空。如果不即時(shí)進(jìn)氣，在外界壓力作用下發(fā)酵罐就會(huì)被壓癟。所以大型發(fā)酵罐應(yīng)設(shè)防止真空裝置，在罐頂安裝一個(gè)真空安全閥。真空安全閥的作用是當(dāng)罐內(nèi)出現(xiàn)真空時(shí)，閥門開(kāi)啟，允許空氣進(jìn)入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。如果出現(xiàn)上述事故（發(fā)酵罐被吸癟），可以用高壓水漲法使其復(fù)圓。4. 什么是軸封？機(jī)械軸封與填料函軸封相比有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：軸封是安裝在旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)備之間的部件，它的作用是阻止工作介質(zhì)（液體、氣體）沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸伸出設(shè)備之處泄漏。機(jī)

10、械軸封與填料函軸封相比優(yōu)點(diǎn)是: 密封可靠，在一個(gè)較長(zhǎng)的使用期中不會(huì)泄漏或很少泄漏。清潔，無(wú)死角，可以防止雜菌污染。使用壽命長(zhǎng)，正確選擇摩擦副和比壓的機(jī)械密封可使用年，最長(zhǎng)有用到年。.維修周期長(zhǎng)，在正常工作的情況下，不需要維修。 軸或軸套不受磨損。 摩擦功率耗損少，一般約為填料函密封的1050機(jī)械軸封對(duì)軸的精度和光潔度沒(méi)有填料函要求那么嚴(yán)格，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振擺和軸對(duì)殼體孔的偏斜不敏感，對(duì)軸的震動(dòng)敏感性小。適用范圍廣，能用于低溫、高溫、高真空、高壓、各種轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性、磨蝕性、易燃、易爆、有毒介質(zhì)的密封。其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一定的加工精度和安裝技術(shù)。七、畫圖題畫出通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐(50 M

11、 以上)的示意圖，并至少注明十個(gè)部件的名稱。畫出檸檬酸廠 5 M通用式機(jī)械攪拌種子發(fā)酵罐的示意圖，并至少注明十個(gè)部件的名稱。八、計(jì)算題（第1、2題可任選一題）1某味精廠需新建50M3種子罐,裝料系數(shù)為60%,已計(jì)算出主發(fā)酵期生物合成熱Q1105kj/h，攪拌熱Q2104kj/h,查有關(guān)資料可知汽化熱Q3=1104kj/h，醪液的比重為103kg/M3，發(fā)酵溫度為32，冷卻水進(jìn)口溫度為15，出水溫度為26，冷卻水的平均比熱Cp=4.186kj/(kg.)，罐內(nèi)采用不銹鋼盤管冷卻，其規(guī)格為 53/60 (mm),壁厚，其導(dǎo)熱系數(shù)=188 kj/(Mh)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可取傳熱系數(shù)1和2分別為27

12、00 kj/(Mh)和10kj/(Mh)，另外管壁水垢層的熱阻取 1/16750 Mh/kj，試求發(fā)酵罐冷卻面積、盤管總長(zhǎng)度和冷卻水耗量。參考公式：；解: 1.總的熱量Q=Q1+Q2-Q3=105+104-1104 =105(kJ/h)2.冷卻水耗量3.對(duì)數(shù)平均溫度差值的計(jì)算5.冷卻面積6取整為38 M2。6.冷卻蛇管總長(zhǎng)度2某抗菌素廠需新建30M3種子罐，裝料系數(shù)為60%，已計(jì)算出主發(fā)酵期生物合成熱Q1105kj/h，攪拌熱Q2104 kj/h，查有關(guān)資料可知汽化熱Q3 =1104 kj/h，醪液的比重為103 kg/M3，發(fā)酵溫度為32，冷卻水進(jìn)口溫度為16，出水溫度為25，冷卻水的平均比

13、熱Cp=4.186 kj/ (kg )， 罐內(nèi)采用豎式蛇管冷卻，蛇管為水煤管，其規(guī)格為 53/60 (mm)，壁厚3.5mm，其導(dǎo)熱系數(shù)=188 kj/ (M h )，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可取傳熱系數(shù)1和2分別為103 kj/(M2 h )和103kj/(M2 h )，另外管壁水垢層的熱阻取 1/16750 M2 h /kj，試求發(fā)酵罐冷卻面積、豎式蛇管總長(zhǎng)度和冷卻水耗量。 參考公式：；解:1.總的熱量Q=Q1+Q2-Q3105104-1104 105(kJ/h)2.冷卻水耗量104 (kg/h)3.對(duì)數(shù)平均溫度差值的計(jì)算2103 kJ/(M2 h)5.冷卻面積根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況取整A=25M26.

14、豎式冷卻蛇管總長(zhǎng)度=1 (M)3有一50m3的發(fā)酵罐，裝料系數(shù)為0.7,罐的直徑為3m,采用三層六彎葉渦輪攪拌器進(jìn)行攪拌,攪拌槳直徑為1m,攪拌器轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分,罐內(nèi)裝有4塊檔板,通氣量為25m3pa(表壓),培養(yǎng)溫度為2810-3Pas,密度為1050kg/m3,封頭直邊高度為0.04m,封頭凸出高度為(1/4)D求:液柱高度HL及H/D?不通氣時(shí)的攪拌功率為多少?通氣時(shí)攪拌功率為多少?解：1） 求液柱高度HL及H/D從安全的角度，把50m3的發(fā)酵罐認(rèn)為是公稱容積計(jì)算是很安全的，但罐的使用效率不高，從準(zhǔn)確和有效利用的角度，將50m3認(rèn)定為全容積也是可行的，這里由于裝料系數(shù)只有0.7,可以

15、看作是全容積.實(shí)際裝料V=500.7=35m3下封頭的體積為：3筒體裝料高度 則液柱高度HL=4.414+0.04+0.75=5.2m故高徑比H/D=6/3=22）求不通氣時(shí)的攪拌功率由于具有4塊檔板，假定滿足全檔板條件，則104P=Kn3d5 K=NP對(duì)六彎葉渦輪，查表NP=5P= Kn3d5=5(130/60)315由于H/D=23需進(jìn)行校正6對(duì)多層攪拌器(0.4+33) 求通氣時(shí)的攪拌功率發(fā)酵液黏度及密度符合范圍，采用Michel 法求解：采用通氣準(zhǔn)數(shù)法計(jì)算：通氣準(zhǔn)數(shù) 0.035時(shí),aPg=(a0.12)第一章 培養(yǎng)原料預(yù)處理一般說(shuō)來(lái), 容器回轉(zhuǎn)式混合器多為間歇式操作。錐形混合機(jī)是一種懸

16、臂螺旋混合器。雙錐形混合機(jī)是一種容器固定型。植物性原料一般采用篩分原理分級(jí)機(jī)械設(shè)備。滾筒式分級(jí)機(jī)的進(jìn)料端的篩孔最小。利用空氣做工作介質(zhì)的氣流式粉碎機(jī)可以產(chǎn)生抵消粉碎發(fā)熱的效應(yīng)。球磨機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)固定在筒體上的大齒圈帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。球磨機(jī)是指借助于 運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)、具有 形狀和尺寸 的研磨介質(zhì)所產(chǎn)生的 沖擊 、摩擦 、 剪切 、 研磨 等作用力使物料顆粒破碎的研磨粉碎機(jī)。其粉碎效果受磨介的 研磨介質(zhì)的形狀、尺寸、配比運(yùn)動(dòng)形式 、 物料充滿系數(shù) 、 及原料的 原料粒度 影響。粉體物料混合設(shè)備，從運(yùn)動(dòng)方式上分有 容器固定式混合設(shè)備 和 容器回轉(zhuǎn)式混合設(shè)備 兩類形式。從操作方式上分有 間隙式混合設(shè)備 式和 連續(xù)

17、式混合設(shè)備 式兩種。只有 容器固定 式混合設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作 。10. 容器固定式粉體物料混合器采用 A 結(jié)構(gòu)作混合件。 A. 11容器回轉(zhuǎn)式粉體物料混合器 D 。 A. 混合均勻度易控制 B. 只能間歇操作 C. 可用真空進(jìn)料D. A、B、和C 第二章 培養(yǎng)基制備與滅菌設(shè)備一、選擇題1、連消工藝流程中，物料中的雜菌主要在哪個(gè)設(shè)備中被滅活（D ）A 連消塔 B噴射加熱器 C 噴淋冷卻器 D維持管 2 無(wú)論是種子罐或發(fā)酵罐，當(dāng)培養(yǎng)基尚未進(jìn)罐前對(duì)罐進(jìn)行預(yù)先滅菌，稱為空罐滅菌，對(duì)空罐滅菌的溫度和時(shí)間的要求是（C ）A 高溫瞬時(shí)（133，15s） B同實(shí)罐一樣（115，815min）C 高溫長(zhǎng)時(shí)（1

18、27，45min） D間歇滅菌（100，30min，連滅三次）3、在連續(xù)蒸煮糖化流程中，真空系統(tǒng)的作用是（AC ）A 除去蒸煮醪多余的水分； B 進(jìn)一步加熱殺菌； C冷卻蒸煮醪 D 維持整個(gè)系統(tǒng)真空度二、判斷：（）1、高溫瞬時(shí)滅菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分保存有利（ ）2、連消塔中蒸汽對(duì)培養(yǎng)基加熱是直接加熱。（ ）3、蒸煮設(shè)備中后熟器不再通入加熱蒸汽。（ ）三、問(wèn)答題1、在培養(yǎng)基的滅菌過(guò)程中是否能做到絕對(duì)無(wú)菌？為什么？發(fā)酵生產(chǎn)中對(duì)培養(yǎng)基滅菌的無(wú)菌程度是多少？答: 若要求滅菌后絕對(duì)無(wú)菌，即Ns=0，從上面公式可以看得出滅菌時(shí)間將等于無(wú)窮大，這對(duì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是不可能，所以培養(yǎng)基滅菌后，在培養(yǎng)液中必然還產(chǎn)殘留一定的活菌

19、。工程上通常以Ns=10-3個(gè)/罐來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中只殘留一個(gè)活菌的程度，這就可以滿足生產(chǎn)的要求了。2、分批滅菌為什么要“三路進(jìn)氣”，分別是那三路進(jìn)氣，實(shí)罐滅菌的進(jìn)氣和排氣的原則是什么？答： 所謂發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌的“三路進(jìn)汽”就是在對(duì)培養(yǎng)基滅菌時(shí)，讓蒸汽從空氣進(jìn)口、排料口、取樣口進(jìn)入罐內(nèi)，使培養(yǎng)基均勻翻騰，達(dá)到培養(yǎng)基滅菌之目的。這是因?yàn)檫@三個(gè)管都是插入到發(fā)酵醪中，若不進(jìn)蒸汽就會(huì)形成滅菌死角。實(shí)罐滅菌的進(jìn)汽和排氣原則是“非進(jìn)即出”，就是說(shuō)所有進(jìn)入發(fā)酵罐的管道在滅菌過(guò)程中如果不進(jìn)入蒸汽就一定要進(jìn)行排氣，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通過(guò)，得以滅菌。不能有既不進(jìn)汽也不

20、排汽的管道（死角）存在。3、試畫出連消塔加熱滅菌流程圖，并簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)。四、計(jì)算題1 一臺(tái)連續(xù)滅菌設(shè)備，培養(yǎng)基流量 Q = 18 M3h，發(fā)酵罐裝料容積 75 M3 ，培養(yǎng)基的原始污染程度為 105 個(gè)ml，發(fā)酵工藝要求因培養(yǎng)基滅菌原因引起的倒罐率為0.1%，即 Ns= 10-3個(gè)批，滅菌溫度 T = 398 K，查圖得此時(shí)的反應(yīng)速度常數(shù)為 k=11分-1，維持段采用無(wú)縫鋼管公稱直徑 Dg = 150 mm 。試求培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過(guò)程中維持時(shí)間以及維持管的長(zhǎng)度 L 約需多少。解: N0=75103103105=7.51012 代入對(duì)數(shù)殘留定律：根據(jù)實(shí)際情況取 6 分鐘。計(jì)

21、算維持管的體積：計(jì)算維持管的長(zhǎng)度：第三章 分離設(shè)備一、選擇1. 降低超濾過(guò)程中的濃差極化現(xiàn)象的手段可有 ABD A. 采用錯(cuò)流操作 B. 提高液體的湍流程度 C. 降低過(guò)濾液體流速 D.升高液體溫度2. 超濾、反滲透兩種膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 ACD A. 分離過(guò)程中不發(fā)生相變化,與有相變化的分離法和其他分離法相比，能耗要低。B. 膜使用方便，不需洗滌與后處理操作，節(jié)約時(shí)間。C. 由于只是用壓力作為超濾和反滲透的推動(dòng)力，因此分離裝置簡(jiǎn)單，操作方便。D. 分離過(guò)程是在常溫下進(jìn)行的,因而特別適用于對(duì)熱敏性物質(zhì)的分離、濃縮。二、判斷1（）板框式過(guò)濾機(jī)中，由濾布與濾板圍成的空腔是容納濾餅的空間。2 （）反

22、滲透中的濃差極化增加了溶質(zhì)透過(guò)膜的阻力。3 （）連續(xù)逆流離心萃取機(jī)中，重液由轉(zhuǎn)鼓中心進(jìn)入，逐層向外流動(dòng)，而輕液是由轉(zhuǎn)鼓外緣進(jìn)入，逐層向內(nèi)流動(dòng)，在鼓中心排出。4 （）板框式過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾與洗滌液在設(shè)備內(nèi)通過(guò)的路徑一樣。5 （）離心分離因數(shù)是指離心力與重力的比值，或離心加速度與重力加速度的比值，它與轉(zhuǎn)速成正比。三、填空1在離心分離設(shè)備中膜分離設(shè)備有板式膜分離設(shè)備、管式膜分離設(shè)備、中空纖維管膜分離設(shè)備和螺旋卷式等幾種形式。2離心分離因數(shù)表示離心機(jī)分離特性，是離心機(jī)離心加速度和重力加速度的比值。四、問(wèn)答題1 工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來(lái)應(yīng)該選用什么離心機(jī)？敘述該機(jī)分離奶油的原理。答: 在工廠

23、中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來(lái)應(yīng)該選用離心分離機(jī)，它能藉離心沉降速度的不同將互不溶解的兩種液體分開(kāi)。離心分離機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片，碟片按一定間距)疊置起來(lái)組成碟片組，每只碟片在離開(kāi)軸線一定距離的圓周上開(kāi)有幾個(gè)對(duì)稱分布的圓孔，碟片疊置起來(lái)時(shí)，對(duì)應(yīng)的圓孔就形成垂直的通道。（2分）兩種不同重度液體的混合液進(jìn)入離心分離機(jī)后，通過(guò)形成的垂直通道進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于互不溶解的兩種液體重度不同，離心沉降速度也不同，重液（奶）的離心沉降速度大，就離開(kāi)軸線向外運(yùn)動(dòng)，輕液（酯）的離心沉降速度小，則向軸線流動(dòng)。這樣，奶油(酯)和奶就在碟片間的隙道流動(dòng)的過(guò)程

24、中被分開(kāi)。2什么是超濾過(guò)程中的濃差極化現(xiàn)象，如何降低濃差極化現(xiàn)象？答：待分離液從膜面一側(cè)流過(guò)時(shí)，靠近膜面的液體處于層流狀態(tài)；同時(shí)，當(dāng)水及小分子溶質(zhì)透過(guò)膜面時(shí)，大分子的溶質(zhì)在靠近膜面處被阻留。被阻留分子從膜面返回液體主體的速度受其通過(guò)層流區(qū)的擴(kuò)散速度所控制，當(dāng)這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然會(huì)在膜面的一側(cè)逐漸形成一高濃度的被阻留溶質(zhì)層。這就是濃差極化。隨著濃縮倍數(shù)的提高，濃差極化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，膜的透過(guò)通量也越來(lái)越低。錯(cuò)流操作，和提高被濾液體的雷諾準(zhǔn)數(shù)，都可以減小層流區(qū)的厚度，增大被阻留分子返回液體主體的速度，這是削弱濃差極化的重要措施。其中后者在操作上常通過(guò)提高流速和提高液溫來(lái)實(shí)

25、現(xiàn)。3離心機(jī)的分離因素其含義是什么？為什么高速離心機(jī)往往采用小直徑高轉(zhuǎn)速？離心分離因數(shù)是指離心力與重力的比值，或離心加速度與重力加速度的比值。f值越大，即離心力越大，越有利于分離，提高轉(zhuǎn)速n比增大d對(duì)f有利得多4 敘述轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程。 見(jiàn)教材或課件5提高過(guò)濾速度的措施有那些？（不要求）6.簡(jiǎn)述碟片離心澄清機(jī)、碟片離心分離機(jī)的概念，兩者結(jié)構(gòu)有何差異？藉離心沉降速度的不同將懸浮液中的液、固相分開(kāi)的離心機(jī)稱作離心澄清機(jī)。藉離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開(kāi)的離心機(jī)稱作離心分離機(jī)。在碟片固定位置開(kāi)孔并形成垂直方向的分離通道結(jié)構(gòu)的離心分離設(shè)備，碟片不開(kāi)孔為離心澄清機(jī)

26、。萃取與離子交換設(shè)備一、填空1. 超臨界流體萃取的工藝流程有 ABD A. 變壓法萃取 B. 變溫法萃取 C. 逆流萃取 D. 吸附萃取2. 純水的制備工藝中要用到下列哪些設(shè)備類型 ACD A. 膜分離設(shè)備 B. 連消設(shè)備 C. 離子交換設(shè)備 D過(guò)濾設(shè)備3離子交換設(shè)備中的反吸附離子交換罐，溶液流向是：( C ) A上下相向流動(dòng) B自上而下 C自下而上 D不在所選之列二、名稱解釋：萃?。悍譃橐阂狠腿?；固-液萃取以及超臨界萃取，液-液萃取利用待萃取物（目標(biāo)產(chǎn)物）在兩個(gè)互不相溶的液相中溶解度的不同，從而達(dá)到分離的目的。三、簡(jiǎn)述：1固體物料間歇式CO2超臨界萃取的工作原理及主要設(shè)備構(gòu)成；超臨界萃取：以

27、介質(zhì)溫度和壓力略超過(guò)或靠近臨界溫度和臨界壓力，介于氣體和液體之間的流體作為萃取劑，從固體或液體中萃取出某種高沸點(diǎn)或熱敏性成分，再通過(guò)變溫變壓操作，萃取劑從超臨界狀態(tài)到氣態(tài)，分離出目標(biāo)產(chǎn)物。主要設(shè)備：萃取器、分離器、壓縮機(jī)（加壓泵）、換熱器、過(guò)濾器等。2離子交換分離的機(jī)理及分離過(guò)程。參見(jiàn)課件3. 層析設(shè)備由哪幾個(gè)部分組成？輸液泵、進(jìn)樣器（閥）、色譜柱、檢測(cè)器、分部收集器等組成。4. 層析柱的作用是什么？常見(jiàn)有哪些層析柱？充填層析介質(zhì)（填料），實(shí)現(xiàn)分離過(guò)程。玻璃柱、護(hù)套柱、徑向柱等、不銹鋼柱。向吸附和反向吸附離子交換器有何差異？反吸附離子交換罐中液體的流速是如何考慮的？正向吸附為固定床，反向吸附為

28、流化床；結(jié)構(gòu)上的差異比較：料液的流動(dòng)方向的差異比較：液體的流速應(yīng)使樹(shù)脂沸騰但不能被帶出濃縮、結(jié)晶及干燥設(shè)備一、單項(xiàng)選擇題：1. 真空煮晶鍋的結(jié)晶過(guò)程是下列哪種原理 C 。A. 采用降溫來(lái)降低溶解度使溶液進(jìn)入過(guò)飽和區(qū)結(jié)晶B. 采用調(diào)pH到等電點(diǎn)來(lái)降低物料溶解度至過(guò)飽和區(qū)結(jié)晶C. 蒸發(fā)溶劑，使?jié)饪s溶液進(jìn)入過(guò)飽和區(qū)起晶D. 以上皆不正確D_。A.物料進(jìn)口處或出口處采用浮頭管板 B.蒸發(fā)器殼體應(yīng)有膨脹圈 C.物料在加熱管內(nèi)有足夠的濃縮倍數(shù)，一般為七倍 D.加熱的蒸氣與物料之間有足夠的溫度差和傳熱強(qiáng)度。3.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進(jìn)行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，是用_C_使真空煮晶鍋達(dá)到一定的真空度4. 水

29、分含量高的漿狀物料的干燥可選用以下的哪種干燥設(shè)備CA氣流干燥器B流化床干燥器C噴霧干燥器D固定床干燥器5. 冷凍升華干燥主要是升華_A_。A.游離水 B.結(jié)構(gòu)水 C.冷凝水 D.氣態(tài)水。6. 真空冷凍干燥器的干燥室中，操作參數(shù)（溫度、壓力）在水相圖的 A A. 三相點(diǎn)之下 B. 三相點(diǎn)之上 C. 臨界點(diǎn)之上 D. 臨界點(diǎn)之下7.沸騰造粒干燥器中，為使不同大小顆粒能在床層中分級(jí)，其形狀設(shè)計(jì)為：C A. 圓柱形 B. 圓錐形 C. 倒圓錐形 D. 長(zhǎng)管狀8熱敏性的生物材料干燥最不適合的干燥設(shè)備是：( C ) A. 真空干燥設(shè)備 B. 冷凍干燥設(shè)備 C. 微波干燥設(shè)備 D. 噴霧干燥設(shè)備二、多項(xiàng)選擇

30、題1. 下列哪些設(shè)備內(nèi)部是負(fù)壓 ACD A升膜式蒸發(fā)器 B機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 C 離心泵 D 轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾設(shè)備2. 下列哪些設(shè)備或流程中，同時(shí)需要加熱以及冷卻裝置的有： ABCD A 真空冷凍干燥設(shè)備 B 空氣過(guò)濾系統(tǒng) C 培養(yǎng)基的連消系統(tǒng) D 淀粉質(zhì)原料的糖化流程三、判斷題：1（）結(jié)晶設(shè)備中的放料閥，為防止晶體堵塞多采用流線型直通式(Y形閥)，有時(shí)還加保溫層。2. （）結(jié)晶時(shí)攪拌可使晶體與溶液產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而降低境界膜的厚度，促進(jìn)溶質(zhì)分子擴(kuò)散來(lái)提高晶體長(zhǎng)大速度，故攪拌速率越大越好。3.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進(jìn)行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，可用水力噴射泵使真空煮晶鍋達(dá)到一定的真空度4.溶液在升膜式蒸發(fā)

31、器加熱管中出現(xiàn)爬膜的最重要條件是物料進(jìn)口處和出口處應(yīng)采用浮頭管板，或者蒸發(fā)器殼體應(yīng)有膨脹圈。5.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進(jìn)行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，采用的是自然起晶法。四、名詞解釋：沸騰干燥沸騰干燥是利用流態(tài)化技術(shù),即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，使粒子中的水分迅速汽化，達(dá)到干燥目的。2冷凍干燥冷凍干燥是將濕物料（或溶液）在較低溫度下（-10-50）凍結(jié)成固態(tài)，然后在高度真空（1301.3Pa）下，將其中固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)而除去的干燥過(guò)程，也稱升華干燥。冷凍干燥也是真空干燥的一種特例。五、問(wèn)答題1. 蒸發(fā)過(guò)程的必要條件充足的加熱熱源，以維持溶液的沸騰和補(bǔ)充溶劑汽化所帶走

32、的熱量。保證溶劑蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。一定的熱交換面積，以保證傳熱量。2. 簡(jiǎn)述冷凍干燥原理，實(shí)現(xiàn)真空冷凍干燥的必要條件是什么？根據(jù)熱力學(xué)原理，當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，水的沸點(diǎn)與冰點(diǎn)相重合，固態(tài)冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。這時(shí)的壓力稱為三相點(diǎn)壓力，數(shù)值為609.3Pa，其相應(yīng)的溫度稱為三相點(diǎn)溫度，數(shù)值為+。如圖所示，當(dāng)壓力低于三相點(diǎn)壓力時(shí)，固態(tài)的冰經(jīng)加熱后直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的水蒸汽。實(shí)現(xiàn)真空冷凍干燥的必要條件是干燥過(guò)程的壓力應(yīng)低于操作溫度下冰的飽和蒸汽壓。?？刂圃谙鄳?yīng)溫度下冰的飽和蒸氣壓的。如 -40時(shí)干燥，操作壓力應(yīng)為2.76.7Pa。3簡(jiǎn)述沸騰干燥原理及特點(diǎn)、可能出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象流化

33、床干燥（也稱沸騰干燥）是利用流態(tài)化技術(shù)，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態(tài)的干燥過(guò)程。流化床干燥中，熱空氣的流速與顆粒的自由沉降速度相等，當(dāng)壓力降近似等于流動(dòng)層單位面積的質(zhì)量時(shí)，床層便由固定態(tài)變化流化態(tài)，床層開(kāi)始膨脹，顆粒懸浮于氣流中，并在氣流中呈沸騰狀翻動(dòng)，但仍保持一個(gè)明確的床界面，顆粒不會(huì)被氣流帶走。干燥過(guò)程處在穩(wěn)定的流態(tài)化階段。1傳熱傳質(zhì)速率大。2干燥溫度均勻，易于控制。3連續(xù)化、自動(dòng)化操作。且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力高，動(dòng)力消耗小。(1)溝流和死床。 (2)騰涌； （3)層析現(xiàn)象 4噴霧干燥的特點(diǎn)（1）干燥速度快、時(shí)間短，一般為33Os，由于料液霧化成2060m的霧滴，其

34、表面積相應(yīng)高達(dá)2005O00m2m3，物料水分極易汽化而干燥。（2）干燥溫度較低。雖然采用較高溫度的熱空氣，但由于霧滴中含有大量水分，其表面溫度不會(huì)超過(guò)加熱空氣的濕球溫度，一般為5O60，加之物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間短，因此物料最終溫度不會(huì)太高，非常適合于熱敏性物料的干燥。3）制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。但噴霧干燥的容積干燥強(qiáng)度小，放干燥室體積大，熱量消耗多，一般蒸發(fā)1kg水分約需6000kJ熱量，相當(dāng)于消耗2.5的蒸汽。5氣流干燥的特點(diǎn)（1）干燥強(qiáng)度大。由于氣體在干燥管內(nèi)流速大，一般為1020m/s，氣一固間存在一定的相對(duì)速度，因而固體物料與空氣之間產(chǎn)生劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使物料表面

35、的氣膜不斷更新，大大降低了傳熱和傳質(zhì)的氣膜阻力。一般干燥器全管平均體積傳熱系數(shù)為42001300kj/(m3h)。（2）干燥時(shí)間短。物料在干燥管內(nèi)僅停留15s即可達(dá)到干燥要求。因此對(duì)于熱敏性物料仍可采用較高的介質(zhì)溫度。如用140的熱空氣干燥赤霉素，130熱空氣干燥四環(huán)素均能獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。（3）適用性廣?？墒褂糜诟鞣N粉粒狀、碎塊狀物料的干燥，粒徑范圍約為O.l10mm。濕含量可大至3O4O。（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。占地面積小，生產(chǎn)能力大，能連續(xù)操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。氣流干燥對(duì)物料有一定的磨損，因此不適合于對(duì)晶形有一定要求的物料，且熱能利用程度較低，一般熱利用率僅為3O左右。蒸餾設(shè)備習(xí)題簡(jiǎn)述蒸餾分離的

36、原理、蒸餾設(shè)備由哪些設(shè)備構(gòu)成以及主要的蒸餾流程。第三篇第1章 空氣預(yù)處理及除菌設(shè)備練習(xí)一、選擇題1、空氣過(guò)濾系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器的作用是_A_。A.分離油霧和水滴 B.分離全部雜菌 C.分離二氧化碳 D.分離部分雜菌2、空氣過(guò)濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是_B_。A.對(duì)空氣加熱滅菌 B.升高空氣溫度，以降低空氣的相對(duì)濕度 C.對(duì)空氣加熱，蒸發(fā)除去空氣中的部分水份 D.升高空氣溫度，殺滅不耐熱的雜菌3、安裝在空氣壓縮機(jī)前的過(guò)濾器主要作用是_D部分4、貯氣罐的作用是_AC_。A.利用重力沉降作用分離部分油霧。 B.降低罐內(nèi)空氣溫度。 C.防止由于往復(fù)式空壓機(jī)所產(chǎn)生的脈沖而引起的壓力波動(dòng)。 D.升高罐內(nèi)空氣

37、溫度，使相對(duì)濕度下降。5. 好氣性發(fā)酵需要無(wú)菌空氣，概括起來(lái)無(wú)菌空氣在發(fā)酵生產(chǎn)中的作用是ABD_6、為了減輕空氣過(guò)濾系統(tǒng)的負(fù)荷空氣壓縮機(jī)最好選用_B 7、空氣過(guò)濾系統(tǒng)中絲網(wǎng)分離器的作用是分離_AC_。A.油污 B.全部雜菌 C.水滴 D.部分雜菌8. 某空氣凈化流程中空氣流經(jīng)下列各設(shè)備的順序排列哪個(gè)正確：DA. 總過(guò)濾器-空壓機(jī)-貯罐-一級(jí)冷卻器-二級(jí)冷卻器-旋風(fēng)分離器-絲網(wǎng)分離器-加熱器-粗過(guò)濾器B. 總過(guò)濾器-空壓機(jī)-貯罐-一級(jí)冷卻器-旋風(fēng)分離器-二級(jí)冷卻器-絲網(wǎng)分離器-加熱器-粗過(guò)濾器C. 粗過(guò)濾器-空壓機(jī)-一級(jí)冷卻器-旋風(fēng)分離器-二級(jí)冷卻器-絲網(wǎng)分離器-加熱器-貯罐-總過(guò)濾器D. 粗過(guò)

38、濾器-空壓機(jī)-貯罐-一級(jí)冷卻器-旋風(fēng)分離器-二級(jí)冷卻器-絲網(wǎng)分離器-加熱器-總過(guò)濾器9 表面冷卻器進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)時(shí)，濕空氣的變化將是：（D ）A 降溫、等濕 B 降溫、增濕 C降溫、增濕或減濕 D降溫、等濕或減濕 10 采用噴水室進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，空氣調(diào)節(jié)過(guò)程是：（D ）A 等溫減濕 B升溫減濕 C升溫增濕 D降溫增濕二、是非判斷題 1、安裝在空氣壓縮機(jī)前的前置空氣過(guò)濾器的主要作用是將空氣過(guò)濾除菌，減輕總空氣過(guò)濾器的過(guò)濾負(fù)荷。錯(cuò)2、空氣過(guò)濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是降低空氣相對(duì)濕度。對(duì)3、空氣壓縮機(jī)出口的壓縮空氣溫度一般是 187-198，大大高于空氣的露點(diǎn)，因此進(jìn)入貯氣罐后，空氣中的水分不會(huì)析出，空

39、氣的相對(duì)濕度低，這樣就保證了空氣過(guò)濾介質(zhì)不致受潮。錯(cuò)4、貯氣罐的作用之一是防止下列情況：突然停電，致使空氣壓縮機(jī)停止工作，造成發(fā)酵罐內(nèi)壓力高于空氣過(guò)濾器的壓力，醪液倒流，污染空氣過(guò)濾器。錯(cuò)5. 空氣進(jìn)罐的最后一個(gè)閥門采用安全閥，這是為防止由于操作失誤造成發(fā)酵液倒流入空氣過(guò)濾系統(tǒng)。錯(cuò)6. 設(shè)計(jì)空氣預(yù)處理流程應(yīng)考慮進(jìn)總空氣過(guò)濾器的相對(duì)濕度越大越好。錯(cuò)7.目前我國(guó)大多數(shù)味精廠常用的總過(guò)濾器為棉花活性炭過(guò)濾器。過(guò)濾器內(nèi)的填裝方法自下而上大致如下： 孔板 - 金屬絲網(wǎng) - 麻布織品 - 棉花 -麻布織品 -活性炭 -麻布織品 - 棉花 - 麻布織品 - 金屬絲網(wǎng) - 孔板。 對(duì)三、填空題1.空氣過(guò)濾除菌

40、機(jī)理包括：慣性沖擊 、直接攔截 、擴(kuò)散 、 重力沉降 、 和 靜電吸附 。2.空氣過(guò)濾系統(tǒng)中貯氣罐的作用是_利用重力沉降作用分離部分油霧、防止由于往復(fù)式空壓機(jī)所產(chǎn)生的脈沖而引起的壓力波動(dòng)、_保溫滅菌。3.空氣過(guò)濾系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器的作用是分離空氣中的油霧、水滴_。4.空氣過(guò)濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是_適當(dāng)加熱降低空氣相對(duì)濕度。四、名稱解釋深層過(guò)濾的對(duì)數(shù)穿透定律采用相對(duì)介質(zhì)過(guò)濾空氣，進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對(duì)數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。五、問(wèn)答1.空氣介質(zhì)除菌幾種作用機(jī)理的相互關(guān)系是怎么樣的？哪一種機(jī)理起主要作用呢？2. 什么是介質(zhì)過(guò)濾除菌，在生物工程工廠中為什么要用介質(zhì)過(guò)濾除菌？答題中應(yīng)包含相對(duì)介質(zhì)過(guò)濾、絕對(duì)介質(zhì)過(guò)濾；空氣過(guò)濾除菌（與培養(yǎng)基蒸汽滅菌相比）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。六、計(jì)算設(shè)計(jì)一臺(tái)通風(fēng)量為50M/min的棉花活性炭空氣過(guò)濾器， 空氣壓力為 0.4 MPa(絕對(duì)壓力)，已知棉花纖維直徑 d=16 微米，填充系數(shù)= 8%，空氣線速度為 0.1 M/sec，若進(jìn)入空氣過(guò)濾器的空氣含菌量是 5